JP4842782B2 - 欠陥レビュー方法および装置 - Google Patents

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本発明は、半導体電子回路基板や液晶表示基板等の薄膜デバイス製造過程において、基板上に発生したパターン欠陥、もしくは付着した異物を走査型電子顕微鏡等の拡大撮像装置を用いてレビューする方法および装置に関する。
半導体製品の製造過程では、製造装置で発生した異物等による半導体形成パターンのショートや断線欠落等によって、製品歩留まりが低下するおそれがある。そこで、半導体製造工程において、半導体基板上の欠陥あるいは異物(以下、欠陥と異物とを合わせて単に欠陥という)の種類を特定し、欠陥の発生原因を解析することが、歩留まり向上のために重要である。
近年、半導体は微細化が進み、微小な欠陥が半導体の性能に重大な障害を与える可能性がある。そこで、光学式欠陥検査装置あるいは光学式異物検査装置、または走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)式外観検査装置(以下、単に検査装置という)を用い、欠陥の発生個所を特定する。次に、当該検査装置により得られた欠陥座標等の情報に基づき、光学顕微鏡、あるいはSEMなどのレビュー(観察)装置で、当該欠陥が存在する位置に視野を移動し、拡大して撮像する。その上で、大きさや致命性の判定、元素分析、断面レビュー等を実施し、その欠陥の種類を特定することで不具合原因を特定することが一般的である。この結果を用いて、装置やプロセスの改善を行ない、歩留まり低下を防いでいる。
上記のようなレビュー作業は、従来、作業者が、レビュー装置の視野を手動で欠陥位置へ移動しながら探索し、欠陥を捉えてレビューし、分類していた。
しかし、近年、たとえば特許文献1に開示されているように、異物検査装置や外観検査装置からの検査データを基に、自動的に異物・欠陥の拡大画像を取得する機能(ADR:Automatic Defect Review)を有するレビュー装置が開発されている。また、特許文献2には、取得した画像を特定のルールに従って自動分類(ADC:Automatic Defect Classification )する手法が開示されている。
検査装置で検出した欠陥をレビュー装置でレビューする場合、レビュー装置は、試料と、この試料を搭載しているステージとの座標補正を行なう。これをウェーハアライメント(Wafer Alignment)という。ウェーハアライメントは、通常、試料上に作成されているアライメントマークなどを用いて、複数の特定の座標位置を入力することにより行なわれる。
検査装置とレビュー装置において、同一のアライメントマークが同一のステージ座標上にある場合は、2つの座標系は一致するはずである。しかし、実際には、検査装置から出力される欠陥座標情報には、検査装置でのウェーハアライメントの誤差や、検査方法による誤差が含まれるため、2つの座標系が完全に一致しない場合がある。
そこで、検査装置から提供される欠陥の座標情報と、実際に検出された欠陥の座標を用いてアライメント(以下、ファインアライメントという)を行ない、検査装置の座標系とレビュー装置の座標系のオフセット補正や回転補正、ピッチ補正等を行なう必要がある。このファインアライメントにおける欠陥の登録は、手動で行なう場合と、自動で行なう場合がある。
ファインアライメントを手動で行なう場合、作業者は、まず検査装置から提供される欠陥の座標データやサイズ等の情報から、ファインアライメントとして登録する欠陥を選定する。登録したい欠陥を決定したら、検査装置から提供される座標データを基に、レビュー装置上でステージを移動し、レビューする。その際、レビューした欠陥が本当にファインアライメントの登録点としてふさわしいかどうか、欠陥の大きさ、形状をレビューし再度判断する。ふさわしいと判断した場合、当該欠陥を補正点として登録する。
ファインアライメントを自動で行なう場合、作業者は、どの欠陥をファインアライメントの登録点とすべきかどうか、座標データやサイズ等の情報から選別方法を設定する。
レビュー装置は、その設定情報に基づいて選別した欠陥の該当欠陥位置へ移動し、該当欠陥位置で欠陥検出を行なう。移動したステージ座標に欠陥が存在しない場合、周辺に移動し欠陥を探索する場合もある。また、該当欠陥位置に複数の欠陥が存在する場合もある。通常、検出した欠陥の大きさや位置、例えば、視野中心付近で検出したかどうかの情報から該当欠陥を特定する。
特許文献3には、検査装置で検出した欠陥の位置に、レビュー装置で素早く位置合わせする技術が開示されている。すなわち、大きな欠陥を低倍率の視野内に位置付けして検査装置とレビュー装置間の位置座標のずれ補正係数を算出し、小さな欠陥を、前記ずれ補正係数を用いて高倍率の視野内で位置合わせするというものである。具体的には、検査装置が出力した欠陥のサイズ情報と位置情報を用いて、ファインアライメントを行なっている。その際に欠陥サイズの大きい順にファインアライメントを行なうことで、徐々に補正精度を高めながら高倍での撮像を可能とさせている。
特開2000−30562号公報 特開平7−201946号公報 特開2000−200813号公報
前記手動あるいは自動どちらのファインアライメントにおいても、実際の欠陥を用いており、検査装置が検出した欠陥と、レビュー装置が検出しファインアライメント点として登録する欠陥とが、必ず一致する必要がある。検査装置が検出した欠陥とは異なる欠陥をファインアライメントの登録点とすると、補正自体がおかしくなる可能性があり、そのほかの欠陥が見つからない大きな原因となる。
特許文献3の位置合わせにおいては、レビュー装置が検出する欠陥は検査装置が出力した座標を低倍で見たときに視野内に入ってくる欠陥であるため、検査装置が検出した欠陥と異なる欠陥を検出し、ファインアライメント補正に使用する可能性がある。
本発明の目的は、補正に使用する欠陥を、検査装置が指定した欠陥と高い確率で一致させ、安定したファインアライメントを実現できる欠陥レビュー方法または装置を提供することである。
本発明はその一面において、検査装置が出力した欠陥とレビュー装置が出力した欠陥との一致を判定し、両者が一致すると判定した場合に、ファインアライメントの登録点として使用する。
本発明の望ましい実施態様においては、検査装置が出力した欠陥のサイズとレビュー装置が出力した欠陥のサイズとを比較し、両者がほぼ一致した(所定範囲内である)ときファインアライメントの登録点として使用する。
また、本発明の望ましい他の実施態様においては、欠陥分類情報を用いて、検査装置が出力した欠陥の種類とレビュー装置が出力した欠陥の種類とを比較し、両者が一致したときファインアライメントの登録点として使用する。
また、本発明の望ましい他の実施態様においては、検査装置が出力する画像を用いて、検査装置が出力した欠陥の画像とレビュー装置が出力した欠陥の画像とを比較し、両者が一致したときファインアライメントの登録点として使用する。
さらに、本発明の望ましい他の実施態様においては、検査装置が提供する欠陥の分類情報、欠陥画像、およびサイズ情報のうち、2つ以上の一致に基き、ファインアライメントの登録点とする。
本発明の望ましい実施態様によれば、電子顕微鏡等を用いた半導体欠陥自動レビューにおけるアライメント補正を正確なものとし、レビューのために要するユーザの工数を低減することができ、試料のレビューを容易に行なうことが可能となる。
本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施例の中で明らかにする。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図1は、本発明による欠陥レビュー装置の一実施例である半導体製造ラインでの検査工程における各装置間接続構成図である。半導体製造ラインでの検査工程では、図1のように、データ管理サーバ1、検査装置2、およびレビュー装置3が、ネットワーク4で接続された構成となっている。検査装置2には、光学式欠陥検査装置あるいは光学式異物検査装置、またはSEM式外観検査装置などがある。検査装置が検出した欠陥情報は、データ管理サーバ1で一元管理される。
レビュー装置3は、データ管理サーバ1から、検査装置2による検査情報を取得し、その情報に基いて、欠陥位置へステージを移動し、欠陥の検出とレビューを行なう。欠陥の検出、レビューを行った後、欠陥種別の分類を行ったり、分光分析手法EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)を用いた元素分析を行なう場合もある。
本例においては、ネットワーク4で接続された構成を示したが、F/Dなど他の記録媒体を用いて、検査装置2からレビュー装置3へ、検査情報を提供する場合もある。
図2は、図1における検査装置2としてSEMを例に採り、本発明の一実施例による欠陥レビューシステムを示した構成図である。201は走査型電子顕微鏡、202はその電子光学系、203は試料室、204は試料、205はステージである。
一方、レビュー装置3内において、206は記憶装置、207はディスプレイ、208は入力部、209は制御部、210は画像演算部、211は該当欠陥かどうかを判定する欠陥一致判定部、212は欠陥分類部、213は欠陥分類部の記憶装置である。
レビューの対象となる試料204は、ステージ205に搭載される。ステージ205は、制御部209からの信号を基に、X,Y方向に移動制御される。試料204には、制御部209を介して、電子光学系202で制御される電子ビームが照射される。この照射によって、試料204から得られる二次電子や反射電子を検出し、SEM像が生成される。
検査装置2からの情報は、ネットワーク4またはF/D等を介して、制御部209に送信される。検査装置2からの情報を取得した制御部209は、検査情報に書かれている欠陥座標を用いて、該当欠陥へのステージ205の移動を行なう。
また、作業者は、入力部208からレビューの条件を入力する。入力された条件に基づいて、制御部209は欠陥レビュー条件を設定する。
ステージ205の移動により、該当欠陥が視野に入ると、画像演算部210によって欠陥検出処理が行なわれ、欠陥一致判定部211によって該当する欠陥であることが確認されると、欠陥分類部212によってその種別を特定する。
検査装置2から提供される検査データには、前述した通り、座標誤差が含まれる場合がある。ウェーハアライメントを行なっても座標誤差が含まれる場合、ファインアライメントが行なわれる。
図3は、本発明の一実施例におけるレビュー装置3内の制御部209での処理フロー図である。まず、ステップ301で、ネットワーク4等を介して、検査装置2による該当試料204の検査結果データを読み込む。検査装置2では、欠陥毎の検出座標および、欠陥種別を数値化したデータを検査データとして用意する。レビュー装置3は、読み込んだ検査データから欠陥ごとの座標値、欠陥種別を保持する。次に、ステップ302で、試料204をロードする。ロードされた試料204は、レビュー装置3によるレビューが可能となる。座標の誤差を補正するため、ステップ303でウェーハアライメントを実施する。ステップ304で、ステップ303のウェーハアライメントを実施しても座標誤差が小さくならない場合、ファインアライメントが必要であると判断し、ステップ305から312のファインアライメントが実施される。その後、ステップ313で欠陥レビュー作業を行なうことになる。
さて、ステップ306で、ファインアライメントを実行予定で未処理の欠陥位置へステージ移動を行なう。ステージ移動の結果(周辺探索も含む)欠陥が視野に入ったらステップ307で欠陥検出を行なう。ステップ308では、レビュー装置が検出した欠陥の種別を特定する作業を行なう。
ステップ307で複数の欠陥を検出した場合は、それぞれの欠陥に対し欠陥種別の特定を行なう。ステップ309では、ステップ301で読み込んだ検査データに書かれている欠陥種別とステップ308でレビューSEMが特定した欠陥種別が同じかどうかを判別する。両方の欠陥種別が同じ場合、ステップ310でファインアライメントの補正点として登録する。同じでない場合、ファインアライメントの補正点としては登録せず、ステップ306に戻って、未処理の欠陥位置へ移動を行なう。上記ファインアライメントを、ファインアライメントの実行予定点数分、実施する。
ステップ311において、ファインアライメントの実行予定点数分の全欠陥について終了したことを確認すると、ステップ312でファインアライメントを終了し、ステップ313の欠陥レビュー作業を開始することができる。
図4は、本発明の他の実施例におけるレビュー装置3内の制御部209での処理フロー図である。ここでは、図3の実施例と同一の部分については重複説明を避け、異なる部分のみについて説明する。ステップ301〜307までは、図3の実施例と同一である。
ステップ408では、検査装置2から取得した画像データを解析し、欠陥と認識する部位の形状や背景の配線認識等を行なう。また、レビュー装置3で検出した欠陥に対しても同様の解析を行なう。ステップ409では、ステップ408で解析した検査装置2の欠陥画像データの解析と、レビュー装置3の欠陥データの解析に対し、一定の類似性があるかどうかを判定する。類似性がある場合、図3のステップ310と同じく、ファインアライメントの補正点として登録する。類似性がない場合、ファインアライメントの補正点としては登録せず、次の欠陥位置へ移動を行なう(ステップ306)。以下、図3と同様に、上記ファインアライメントをファインアライメントの実施予定点数分実施する。
図5は、本発明のさらに他の実施例におけるレビュー装置3内の制御部209での処理フロー図である。ここでも、図3の実施例と同一の部分については重複説明を避け、異なる部分について説明する。ステップ301〜307までは、図3の実施例と同一である。
ステップ508では、レビュー装置3が検出した欠陥のサイズを検出する作業を行なう。ステップ509では、ステップ301で読み込んだ検査データに書かれている欠陥サイズとステップ508でレビューSEMが検出した欠陥サイズが一定の範囲内かどうかを判定する。両方の欠陥サイズが一定の範囲内である場合、ステップ310でファインアライメントの補正点として登録する。同じでない場合、ファインアライメントの補正点としては登録せず、次の欠陥位置へ移動を行なう(ステップ306)。以下、図3と同様に、上記ファインアライメントをファインアライメントの実施予定点数分実施する。
図3〜図5の処理フローの実施例では、それぞれファインアライメントの補正点として登録するかどうかの判定処理フローを3種を別々に採用するものとして説明した。しかし、2種以上(全部を含む)を組み合せて判定を行なうことによって欠陥の対応の一致を判定すれば、より、精度を高めることが出来る。
図6は、本発明のさらに望ましい他の実施例におけるレビュー装置3内の制御部209での処理フロー図である。ここでも、図3の実施例と同一の部分については重複説明を避け、異なる部分のみについて説明する。ステップ301〜307までは、図3の実施例と同一である。
その後、先の図5、図4、および図3で述べた3種の欠陥一致判定を連続して行なう。すなわち、第1に、ステップ508,509により、欠陥サイズによる検査装置2の出力情報とレビュー装置3で得られた欠陥情報との一致を判定する。サイズが一致すると、第2に、ステップ408,409により、欠陥画像の類似性による両者の一致を判定する。欠陥画像の類似性も認められれば、最後に、ステップ308,309により、欠陥種別による両者の一致を判定する。これらの3種の一致を確認すれば、精度は申し分が無く、以降に実行されるステップ313でのレビュー作業の支援として万全と言える。
但し、上記3種のうち2種の判定を実行するだけでも、実用上、支障の無い、十分な精度を得ることが出来る。
なお、レビュー装置の欠陥視野(周辺探索も含む)内に複数の欠陥が検出された場合、それぞれの判定フローから最も該当欠陥に近い欠陥をファインアライメントの補正点として登録することも可能である。
図7は、図3の処理フロー及び図6のステップ308,309を実行中の画面表示を示す一実施例である。この画面700には、ファインアライメントを実施する欠陥ID、検査装置2で特定された欠陥分類(番号、名称)、レビュー装置3で特定された欠陥分類(番号、名称)、ファインアライメントの補正点として登録するか否かと示した判定が表示される。図7の表示例において、欠陥ID:000001は、検査装置2での分類番号が10であり、レビュー装置3での分類番号も10であるので、ファインアライメント補正点として登録され、判定にはOKが表示される。欠陥ID:ID000002は、検査装置2での分類番号は10なのに対し、レビュー装置3での分類番号は5であるので、ファインアライメント補正点として登録されず、判定にはNGが表示される。欠陥ID:000006は、まだ、ファインアライメントの欠陥検出中のため、レビュー装置3の分類番号および判定は表示されていない。
図8は、図4の処理フロー及び図6のステップ408,409を実行中の画面表示を示す一実施例である。801は、検査装置2で検出した画像データ、802は、レビュー装置3で検出した画像データを示す。欠陥ID:000011は、検査装置2が検出した画像データと、レビュー装置3が検出した画像データの類似性が高いため、判定にOKが表示され、ファインアライメントの補正点として登録される。欠陥ID:000012は、検査装置2が検出した画像データとレビュー装置3が検出した画像データの類似性が低いため判定にNGが表示され、ファインアライメントの補正点として登録されない。
図9は、図5の処理フロー及び図6のステップ508,509を実行中の画面表示を示す一実施例である。この画面には、ファインアライメントを実施する欠陥ID、検査装置2で検出された欠陥サイズ(X、Y)、レビュー装置3で検出した欠陥サイズ(X、Y)、ファインアライメントの補正点として登録するか否かを示す判定が表示される。図9の表示例において、欠陥ID:000001は、検査装置2での欠陥サイズ(X、Y)(nm)が100、100なのに対し、レビュー装置3での分類サイズは105、102である。ここでは、仮に±50nm以内を一致とみなすものとすれば、この予定の範囲内に入っているため、ファインアライメント補正点として登録され、判定にはOKが表示される。欠陥ID:000002は、検査装置2での欠陥サイズ(X、Y)(nm)が200、100なのに対し、レビュー装置3での分類サイズは500、300である。この場合には、一定の範囲内(仮に±50nm以内)に入っていないため、ファインアライメント補正点として登録されず、判定にはNGが表示される。欠陥ID:000006は、まだ、ファインアライメントの欠陥検出中のため、レビュー装置3の分類サイズおよび判定は表示されていない。
以上の実施例においては、検査装置2からの欠陥情報に基づいて欠陥をレビューするに際し、まず、検査装置2にて試料を検査し、欠陥を抽出する。次に、この検査で抽出した複数の欠陥に関する欠陥情報をレビュー装置3に読み込み、この欠陥情報に含まれるファインアライメント予定の複数の欠陥毎に、欠陥情報の座標位置へレビュー装置3の視野を移動する。ここで、レビュー装置3で、当該視野内の欠陥を検出し、この検出した欠陥と、検査装置2で抽出した欠陥との対応の一致を判定する。この判定で一致した欠陥の欠陥情報における座標位置に基いて、複数の前記欠陥毎に、検査装置2とレビュー装置3との間の座標補正を行なうのである。
ここで、レビュー装置3で検出した欠陥と、検査装置2で抽出した欠陥との対応の一致を判定するに当たっては、(1)欠陥サイズの一致、(2)欠陥画像の類似性、および(3)欠陥種別の一致のいずれか、あるいはそれらの2つ以上の組み合わせ(全部を含む)を採用することができる。
以上の実施例によれば、検査装置2とレビュー装置3の相互間の欠陥情報による両装置間の座標補正に使用する欠陥を、高い確率で一致(対応)させ、安定したファインアライメントを実現できる欠陥レビュー方法および装置を提供することができる。
本発明による欠陥レビュー装置の一実施例である半導体製造ラインでの検査工程における各装置間接続構成例図。 図1におけるレビュー装置3としてSEMを例に採った一実施例構成図。 本発明の一実施例における制御部209での第1の処理フロー図。 本発明の一実施例における制御部209での第2の処理フロー図。 本発明の一実施例における制御部209での第3の処理フロー図。 本発明の一実施例における制御部209での第4の処理フロー図。 本発明の一実施例における第1の画面表示例図。 本発明の一実施例における第2の画面表示例図。 本発明の一実施例における第3の画面表示例図。
符号の説明
1…データ管理サーバ、2…検査装置、3…レビュー装置、4…ネットワーク、201…走査型電子顕微鏡装置、202…電子光学系、203…試料室、204…試料、205…ステージ、206…記憶装置、207…ディスプレイ、208…入力部、209…制御部、210…画像演算部、211…欠陥一致判定部、212…欠陥分類部、213…欠陥分類部の記憶装置、801,803…検査装置で検出した欠陥の画像データ、802,804…レビュー装置で検出した欠陥の画像データ。

Claims (11)

  1. 検査装置からの欠陥情報に基づいて欠陥をレビューする方法において、検査装置にて試料を検査し、欠陥を抽出するステップと、この検査で抽出した複数の欠陥に関する欠陥情報をレビュー装置に読み込むステップと、この欠陥情報に含まれる予定の複数の欠陥毎に、欠陥情報の座標位置へ前記レビュー装置の視野を移動するステップと、当該視野内の欠陥を検出するステップと、この検出した欠陥と、前記検査装置で抽出した欠陥との対応の一致を判別する欠陥一致判定ステップと、この判定で一致した欠陥の前記欠陥情報における座標位置に基いて複数の前記欠陥毎に、前記検査装置と前記レビュー装置との間の座標補正を行なうステップを備えたことを特徴とする欠陥レビュー方法。
  2. 請求項1において、前記欠陥情報は、各欠陥の座標および欠陥種別を含み、前記欠陥の対応を判定する欠陥一致判定ステップは、前記欠陥種別の判別を含むことを特徴とする欠陥レビュー方法。
  3. 請求項1において、前記欠陥情報は、各欠陥の画像情報を含み、前記欠陥一致判定ステップは、前記画像情報の一致を含めて、前記欠陥の対応の一致を判定することを特徴とする欠陥レビュー方法。
  4. 請求項3において、前記画像情報は、各欠陥の背景情報を含み、前記欠陥一致判定ステップは、前記背景情報を含めて、前記欠陥の対応の一致を判定することを特徴とする欠陥レビュー方法。
  5. 請求項1において、前記欠陥情報は、各欠陥のサイズ情報を含み、前記欠陥一致判定ステップは、前記欠陥の前記サイズ情報を含めて、前記欠陥の対応の一致を判定することを特徴とする欠陥レビュー方法。
  6. 検査装置からの欠陥情報に基づいて欠陥をレビューする欠陥レビュー装置において、試料を検査し、欠陥を抽出する検査装置と、この検査装置で抽出した複数の欠陥に関する欠陥情報をレビュー装置に読み込む手段と、この読み込んだ複数の欠陥毎に、欠陥情報の座標位置へ前記レビュー装置の視野を移動する視野移動手段と、当該視野内の欠陥を検出する欠陥検出手段と、この検出した欠陥と、前記検査装置で抽出した欠陥との対応の一致を判定する欠陥一致判定手段と、この判定で対応した欠陥の前記欠陥情報における座標位置に基き、複数の前記欠陥毎に、前記検査装置と前記レビュー装置との間の座標補正を行なう座標補正手段を備えたことを特徴とする欠陥レビュー装置。
  7. 欠陥情報に基づいて欠陥をレビューする欠陥レビュー装置において、試料内の複数の欠陥に関して外部から与えられた欠陥検査情報を読み込む手段と、この欠陥検査情報に含まれる複数の前記欠陥毎に、欠陥検査情報の座標位置へ視野を移動する視野移動手段と、当該視野内の欠陥を検出する欠陥検出手段と、この検出した欠陥と、前記欠陥検査情報の欠陥との対応の一致を判定する欠陥一致判定手段と、この判定で対応した欠陥の前記欠陥情報における座標位置に基いて、複数の前記欠陥毎に、前記検査情報と前記レビュー装置との間の座標補正を行なう座標補正手段を備えたことを特徴とする欠陥レビュー装置。
  8. 請求項6または7において、前記欠陥情報は、各欠陥の座標および欠陥種別を含み、前記欠陥の対応を判定する欠陥一致判定手段は、前記欠陥種別の判別を含むことを特徴とする欠陥レビュー装置。
  9. 請求項6または7において、前記欠陥情報は、各欠陥の画像情報を含み、前記欠陥の対応の一致を判定する一致判定手段は、欠陥の前記画像情報を含めて、欠陥の対応の一致を判定することを特徴とする欠陥レビュー装置。
  10. 請求項6または7において、前記欠陥情報は、各欠陥のサイズ情報を含み、前記欠陥の対応を判定する欠陥一致判定手段は、前記欠陥の前記サイズ情報を含めて、前記欠陥の対応を判定することを特徴とする欠陥レビュー装置。
  11. 検査装置からの欠陥情報に基づいて欠陥をレビューする欠陥レビュー装置において、試料を検査し、複数の欠陥を抽出し、各欠陥の座標,サイズ,画像情報,および欠陥種別情報を含む欠陥情報を出力する検査装置と、この検査装置で抽出した複数の欠陥に関する前記欠陥情報をレビュー装置に読み込む手段と、この欠陥情報に含まれる複数の前記欠陥毎に、欠陥情報の座標位置へ前記レビュー装置の視野を移動する視野移動手段と、当該視野内の欠陥を検出する欠陥検出手段と、この検出した欠陥のサイズ,画像情報,および/または欠陥種別を前記検査装置で抽出した前記欠陥情報と比較し欠陥の対応の一致を判定する欠陥一致判定手段と、この判定で一致した欠陥の前記欠陥情報における座標位置に基き、前記複数の欠陥毎に、前記検査装置と前記レビュー装置との間の座標補正を行なう座標補正手段を備えたことを特徴とする欠陥レビュー装置。
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